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JP2008198783A - Field effect transistor - Google Patents

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JP2008198783A
JP2008198783A JP2007032213A JP2007032213A JP2008198783A JP 2008198783 A JP2008198783 A JP 2008198783A JP 2007032213 A JP2007032213 A JP 2007032213A JP 2007032213 A JP2007032213 A JP 2007032213A JP 2008198783 A JP2008198783 A JP 2008198783A
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JP
Japan
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layer
electron supply
gan
electron
supply layer
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Withdrawn
Application number
JP2007032213A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Nozaki
義明 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2007032213A priority Critical patent/JP2008198783A/en
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Abstract

【課題】ノーマリーオフ動作をする半導体装置であって、ゲート電極直下の電子供給層の厚さばらつきが少なく、ゲートの閾値ON電圧のばらつきが少ない電界効果トランジスタを提供する。
【解決手段】GaNからなる電子走行層(13)と該電子走行層(13)よりバンドギャップが実質的に大きい電子供給層(15)とを有する電界効果トランジスタであって、ゲート電極(18)直下部分の電子供給層の厚さは、それ以外の部分の電子供給層の厚さより薄く、かつ、該電子供給層(15)の少なくとも一部は、BN層、InN層、GaN層およびAlN層からなる群から選択された少なくとも2種の層を交互に積層した多層構造を有する電界効果トランジスタ。
【選択図】図1
There is provided a field effect transistor which is a normally-off semiconductor device and has a small variation in thickness of an electron supply layer directly under a gate electrode and a small variation in a threshold ON voltage of a gate.
A field effect transistor having an electron transit layer (13) made of GaN and an electron supply layer (15) having a substantially larger band gap than the electron transit layer (13), the gate electrode (18) The thickness of the electron supply layer in the immediately lower portion is smaller than the thickness of the electron supply layer in the other portion, and at least a part of the electron supply layer (15) is a BN layer, an InN layer, a GaN layer, and an AlN layer. A field effect transistor having a multilayer structure in which at least two layers selected from the group consisting of:
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電界効果トランジスタに関し、特には、ゲート電極に電圧を印加しない状態ではソース電極とドレイン電極との間に電流が流れない、いわゆるノーマリーオフ動作する電界効果トランジスタ(Field−Effect Transistor、FET)に関する。   The present invention relates to a field effect transistor, and in particular, a field-effect transistor (Field-Effect Transistor, which does not flow current between a source electrode and a drain electrode when a voltage is not applied to a gate electrode, and performs a so-called normally-off operation. FET).

GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaNなどの窒化物系化合物半導体材料は、GaAs系の材料に比べてそのバンドギャップエネルギーが大きいため、これを用いた電子デバイスは耐熱温度が高く、高温動作に優れている。特にGaNを用いたFET等の電子デバイスを電源デバイスとして応用することが期待されている。   Nitride-based compound semiconductor materials such as GaN, InGaN, AlGaN, and AlInGaN have higher band gap energy than GaAs-based materials, so electronic devices using these have high heat resistance and excellent high-temperature operation. . In particular, application of electronic devices such as FETs using GaN as power supply devices is expected.

FETを電源デバイスとして用いることを考えた場合、既存の回路構成でコンバータやインバータといった電源回路を実現しようとするためにはFETはノーマリーオフの特性を示すことが必要とされる。   When considering the use of an FET as a power supply device, the FET needs to exhibit normally-off characteristics in order to realize a power supply circuit such as a converter or an inverter with an existing circuit configuration.

図7は、従来のGaN系化合物半導体のヘテロ接合を用い、高移動度電子層を形成して電子走行層72としたFETの構造を示す概略断面図である。図7(a)に示されるように、このFETは、サファイア基板70の上に、GaNからなるバッファ層71、アンドープGaNからなる電子走行層72、および該電子走行層72に比べて薄いアンドープAlGaNからなる電子供給層74を順次積層してなる層構造(ヘテロ接合構造)を有している。また、電子供給層74と電子走行層72の格子定数の違いで発生する歪と、電子供給層74の自発分極により、電子走行層72内部の電子供給層74近傍に高濃度の移動度の大きい2次元電子ガス(2DEG)の層73が形成され、その結果、ON抵抗(電流が流れるときの素子の抵抗)の低いFETが実現される。このように電子走行層に2DEGを用いたものを、以下、HFET(Heterojunction FET)と呼ぶことにする。なお、コンタクト層75は、ソース電極76およびドレイン電極77とのオーミックコンタクトが取り易いようにキャリア濃度を高くした層である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an FET that uses a conventional heterojunction of a GaN-based compound semiconductor to form an electron transit layer 72 by forming a high mobility electron layer. As shown in FIG. 7A, this FET includes a buffer layer 71 made of GaN, an electron transit layer 72 made of undoped GaN, and an undoped AlGaN that is thinner than the electron transit layer 72 on a sapphire substrate 70. It has a layer structure (heterojunction structure) in which the electron supply layers 74 made of Further, due to the strain generated due to the difference in lattice constant between the electron supply layer 74 and the electron transit layer 72 and the spontaneous polarization of the electron supply layer 74, a high concentration of mobility is high in the vicinity of the electron supply layer 74 inside the electron transit layer 72. A layer 73 of two-dimensional electron gas (2DEG) is formed, and as a result, a FET having a low ON resistance (resistance of the element when current flows) is realized. Such an electron transit layer using 2DEG is hereinafter referred to as an HFET (Heterojunction FET). The contact layer 75 is a layer having a high carrier concentration so that an ohmic contact with the source electrode 76 and the drain electrode 77 can be easily obtained.

電子供給層は、電子走行層内部に2次元電子ガス(2DEG)層が十分形成できるだけの応力を加えるとともに、分極を発生する層であり、通常、電子走行層と格子定数が異なっている層を一定の厚さ以上に形成することにより応力を加える。また、電子供給層には、分極が発生する結晶性材料が用いられる。単位厚さあたりの応力の大きさは、電子走行層と電子供給層との格子定数の差によって異なるが、模式的には、図8に示されるように、電子供給層がある厚さを越えると電子走行層に2DEGが発生し、ソース−ドレイン間のON抵抗が急激に低くなる。この厚さを閾値厚(Tth)と呼ぶ。電子供給層の厚さを厚くしすぎると、応力により電子走行層の結晶が壊れてしまうため、2DEGは消失してしまう。したがって、通常、電子供給層がGa0.75Al0.25Nであり、電子走行層がGaNである場合、電子供給層の厚さは20nm程度とされる。 The electron supply layer is a layer that applies a stress sufficient to form a two-dimensional electron gas (2DEG) layer inside the electron transit layer and generates polarization, and is usually a layer having a lattice constant different from that of the electron transit layer. Stress is applied by forming it to a certain thickness or more. In addition, a crystalline material that generates polarization is used for the electron supply layer. The magnitude of the stress per unit thickness varies depending on the difference in lattice constant between the electron transit layer and the electron supply layer, but typically, as shown in FIG. 8, the electron supply layer exceeds a certain thickness. 2DEG is generated in the electron transit layer, and the ON resistance between the source and the drain is drastically lowered. This thickness is called a threshold thickness (Tth). If the thickness of the electron supply layer is too large, the crystal of the electron transit layer is broken due to stress, and 2DEG disappears. Therefore, normally, when the electron supply layer is Ga 0.75 Al 0.25 N and the electron transit layer is GaN, the thickness of the electron supply layer is about 20 nm.

電子供給層がTthより厚く形成されると、ゲート電極に電圧を加えない状態ではソース電極とドレイン電極間に電流が流れ続けるいわゆるノーマリーオン動作をし、ゲート電極に電圧を加えない状態ではソース電極とドレイン電極間に電流が流れないノーマリーオフ動作は実現できない。ノーマリーオン動作ではHFETを電子機器のスィッチング素子等に用いる場合、停電・断線といった非常時に機器のスィッチを遮断できないので安全性に問題がある。   When the electron supply layer is formed to be thicker than Tth, a so-called normally-on operation in which a current continues to flow between the source electrode and the drain electrode when no voltage is applied to the gate electrode, and a source is applied when no voltage is applied to the gate electrode. A normally-off operation in which no current flows between the electrode and the drain electrode cannot be realized. In the normally-on operation, when the HFET is used as a switching element of an electronic device, there is a problem in safety because the device switch cannot be cut off in an emergency such as a power failure or disconnection.

ここで、HFETでノーマリーオフ動作を実現する方法としては、たとえば図7(b)に示されるように、電子供給層74の、ゲート電極78が形成される部分に深いエッチング溝79を形成し、ゲート電極78が形成される部分における電子供給層74aの厚さを他の部分より十分薄くする(リセスエッチング)方法が知られている(たとえば、特許文献1、2参照)。   Here, as a method for realizing a normally-off operation in the HFET, for example, as shown in FIG. 7B, a deep etching groove 79 is formed in a portion of the electron supply layer 74 where the gate electrode 78 is formed. A method is known in which the thickness of the electron supply layer 74a in the portion where the gate electrode 78 is formed is sufficiently thinner than the other portions (recess etching) (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

リセスエッチングによりノーマリーオフ動作が実現できる理由は、次のとおりである。電子供給層74を薄くすることで分極が小さくなり、ピンチオフ電圧VTが上昇する。そのため、ゲート電極78に電圧を加えていない状態においては、ゲート電極部分で移動度の大きい2次元電子ガス層33が消失して空乏化し、ソース−ドレイン間の抵抗が高くなる。すなわち、ソース−ドレイン間が電気的にオフ状態となる。リセスエッチングを行なう際、電子供給層74を薄くしすぎるとON電圧が高くなりすぎるため、ゲート電極形成部分の電子供給層74aの厚さは精密に制御されなければならない。
特開2000−277724号公報 特開2005−183733号公報
The reason why the normally-off operation can be realized by the recess etching is as follows. By making the electron supply layer 74 thinner, the polarization becomes smaller and the pinch-off voltage V T increases. Therefore, in a state where no voltage is applied to the gate electrode 78, the two-dimensional electron gas layer 33 having a high mobility disappears in the gate electrode portion and is depleted, and the resistance between the source and the drain is increased. That is, the source and drain are electrically turned off. When the recess etching is performed, if the electron supply layer 74 is too thin, the ON voltage becomes too high. Therefore, the thickness of the electron supply layer 74a in the gate electrode formation portion must be precisely controlled.
JP 2000-277724 A JP 2005-183733 A

上記のように、ノーマリーオフ動作をするHFETを実現するためには、ゲート電極形成部分の電子供給層の厚さを制御性よく薄くすることが必要である。しかし、従来より当該電子供給層の薄層化に用いられているドライエッチング法は、エッチング速度が遅く、比較的均一にエッチングすることができる方法ではあるものの、数十nmと、非常に薄い電子供給層を制御性よく、かつ均一に削るには十分ではなかった。このため、製造する毎に閾値ON電圧(スレッシュ電圧:Vth)がばらつく、ウェハの場所によって閾値ON電圧がばらつくといった問題が発生していた。また、エッチング溝を深くするとエッチング時間が長くなり、エッチング速度の不均一性によりエッチング後の電子供給層表面の凹凸が大きくなる。そのため、ゲート電極の密着性が悪くなるという問題もあった。   As described above, in order to realize an HFET that performs normally-off operation, it is necessary to reduce the thickness of the electron supply layer in the gate electrode formation portion with good controllability. However, the dry etching method conventionally used for thinning the electron supply layer has a slow etching rate and can be etched relatively uniformly, but it is very thin electrons of several tens of nm. It was not sufficient to cut the supply layer with good controllability and uniformity. For this reason, the threshold ON voltage (threshold voltage: Vth) varies every time it is manufactured, and the threshold ON voltage varies depending on the location of the wafer. Further, when the etching groove is deepened, the etching time becomes longer, and the unevenness of the surface of the electron supply layer after etching becomes larger due to the nonuniformity of the etching rate. For this reason, there is a problem that the adhesion of the gate electrode is deteriorated.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノーマリーオフ動作をする電界効果トランジスタであって、ゲート電極直下の電子供給層の厚さばらつきが少なく、ゲートの閾値ON電圧のばらつきが少ない電界効果トランジスタを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is a field-effect transistor that performs a normally-off operation, in which there is little variation in the thickness of the electron supply layer directly under the gate electrode, and It is an object of the present invention to provide a field effect transistor with little variation in threshold ON voltage.

本発明は、電子供給層の一部あるいは全部を、結晶組成の異なる、したがって、エッチング速度の異なる2種類以上の層を交互に積層させた多層構造とすることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。   The present invention solves the above problems by forming a part or all of the electron supply layer into a multilayer structure in which two or more types of layers having different crystal compositions and hence different etching rates are alternately laminated. As a result, the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.

本発明は、GaNからなる電子走行層と該電子走行層よりバンドギャップが実質的に大きい電子供給層とを有する電界効果トランジスタであって、ゲート電極直下部分の電子供給層の厚さは、それ以外の部分の電子供給層の厚さより薄く、かつ、該電子供給層の少なくとも一部は、BN層、InN層、GaN層およびAlN層からなる群から選択された少なくとも2種の層を交互に積層した多層構造を有する電界効果トランジスタである。   The present invention is a field effect transistor having an electron transit layer made of GaN and an electron supply layer having a substantially larger band gap than the electron transit layer, and the thickness of the electron supply layer immediately below the gate electrode is And at least part of the electron supply layer is alternately formed of at least two layers selected from the group consisting of a BN layer, an InN layer, a GaN layer, and an AlN layer. It is a field effect transistor having a multilayered structure.

ここで、電子供給層は、さらにAlxGa1-xN層(0≦x≦1)を含んでいてもよい。この場合、当該AlxGa1-xN層は、上記電子走行層に接して形成することが好ましい。 Here, the electron supply layer may further include an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1). In this case, the Al x Ga 1-x N layer is preferably formed in contact with the electron transit layer.

ゲート電極直下の層は、実質的にAlを含有しない層であることが好ましい。   The layer directly under the gate electrode is preferably a layer that does not substantially contain Al.

本発明によれば、ゲート電極部直下の電子供給層の厚さバラツキが少なく、ゲートの閾値ON電圧のばらつきが少ない、ノーマリーオフ動作する電界効果トランジスタが提供される。   According to the present invention, there is provided a normally-off field effect transistor in which there is little variation in the thickness of the electron supply layer directly under the gate electrode portion, and there is little variation in the gate threshold ON voltage.

以下、実施の形態を示して本発明を詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の電界効果トランジスタの好ましい一例を示す概略断面図である。図1に示されるHFETは、シリコン基板11の上に、ノンドープGaNからなるバッファ層12、アンドープGaNからなる電子走行層13、および電子供給層15を順次積層してなる層構造を有している。また、電子供給層15と電子走行層13の格子定数の違いで発生する歪と、電子供給層15の自発分極により、電子走行層13内部の電子供給層15近傍に高濃度の2次元電子ガス(2DEG)層14が形成され、その結果、ON抵抗(電流が流れるときの素子の抵抗)の低いHFETが実現される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred example of the field effect transistor of the present invention. The HFET shown in FIG. 1 has a layer structure in which a buffer layer 12 made of non-doped GaN, an electron transit layer 13 made of undoped GaN, and an electron supply layer 15 are sequentially laminated on a silicon substrate 11. . Further, due to the strain generated by the difference in lattice constant between the electron supply layer 15 and the electron transit layer 13 and the spontaneous polarization of the electron supply layer 15, a high concentration two-dimensional electron gas is present in the vicinity of the electron supply layer 15 inside the electron transit layer 13. The (2DEG) layer 14 is formed, and as a result, an HFET having a low ON resistance (resistance of the element when current flows) is realized.

また、電子供給層15上にはソース電極16およびドレイン電極17が形成され、さらにリセスエッチングにより形成された電子供給層15の凹部を完全に埋め、かつ電子供給層15の表面の一部に広がるようにゲート電極18が設けられている。そして、このようなリセスエッチングにより、ノーマリーオフ動作が実現されている。ゲート電極18を、該凹部を完全に塞ぎ、かつ電子供給層15の表面の一部に広がるように形成することにより、リセスエッチングにより形成する凹部の幅を狭くすることができるので、ゲート電極18下部の抵抗の増加を抑制することができるとともに、電子供給層15の表面に広がるように形成することによって、電界をゲート端に集中させ、ドレイン−ゲート間の電界を緩和することができる。   Further, a source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed on the electron supply layer 15, and the recess of the electron supply layer 15 formed by recess etching is completely filled and spread over a part of the surface of the electron supply layer 15. Thus, a gate electrode 18 is provided. A normally-off operation is realized by such recess etching. By forming the gate electrode 18 so as to completely close the concave portion and spread over a part of the surface of the electron supply layer 15, the width of the concave portion formed by recess etching can be narrowed. An increase in resistance at the lower portion can be suppressed, and the electric field can be concentrated on the gate end by relaxing the electric field between the drain and the gate by forming it so as to spread on the surface of the electron supply layer 15.

ここで、図1には示されていないが、電子供給層15は、結晶組成の異なる2種の層を交互に積層した多層構造からなっており、具体的には図2に示されるように、結晶組成の異なるGaN層21とAlN層22とを交互に積層した構造を有する。さらに具体的には、電子走行層13に接する層がAlN層22であり、この上にGaN層21、AlN層22を順次形成してなり、その最表面(電極形成面)は、GaN層21である。なお、積層される層の積層数は、図2に示される数に限定されるものではない。このようなGaN層21とAlN層22とを交互に積層した多層構造からなる電子供給層を、結晶組成によりエッチング速度の異なるエッチングガスを用いてドライエッチングすることにより、たとえエッチング速度がウェハ面内で不均一となっても、あるいはウェハを代えてエッチングする場合であっても、リセスエッチングされる部分の電子供給層の厚さバラツキを低減することが可能となる。また、リセスエッチングにより形成される凹部における電子供給層の表面が均一あるいは略均一であるため、ゲート電極の密着性を向上させることができる。さらに、電子供給層の最表面を、Alを含有しないGaN層としたことにより、酸化性の高いAlを含む層とする場合と比較して、電極との界面準位の低減を図ることができ、電極との密着性を高めることができる。   Here, although not shown in FIG. 1, the electron supply layer 15 has a multilayer structure in which two types of layers having different crystal compositions are alternately stacked. Specifically, as shown in FIG. The GaN layer 21 and the AlN layer 22 having different crystal compositions are alternately stacked. More specifically, the layer in contact with the electron transit layer 13 is the AlN layer 22, and the GaN layer 21 and the AlN layer 22 are sequentially formed thereon, and the outermost surface (electrode formation surface) is the GaN layer 21. It is. The number of layers to be stacked is not limited to the number shown in FIG. The electron supply layer having a multilayer structure in which the GaN layer 21 and the AlN layer 22 are alternately stacked is dry-etched using an etching gas having a different etching rate depending on the crystal composition, so that the etching rate can be adjusted within the wafer surface. Therefore, even when the wafer is replaced and etched, it is possible to reduce the thickness variation of the electron supply layer in the recess etched portion. In addition, since the surface of the electron supply layer in the recess formed by recess etching is uniform or substantially uniform, the adhesion of the gate electrode can be improved. Furthermore, since the outermost surface of the electron supply layer is a GaN layer that does not contain Al, the interface state with the electrode can be reduced compared to the case of using a layer containing highly oxidizable Al. Adhesiveness with an electrode can be improved.

本実施形態において、電子供給層を構成するGaN層21およびAlN層22の厚さは、ノーマリーオフ動作を実現するために、図8を参照して説明した閾値厚(Tth)を超えないことが必要であり、具体的には、それぞれ2.5nm、1.25nmである。GaN層21、AlN層22は、それぞれ図3(a)、図3(b)のような結晶構造を有しており、いずれも、層の厚さ方向から見ると、III族原子(Ga原子31またはAl原子34)のみから構成される面(A面)と、V族原子(N原子32)のみから構成される面(B面)とが交互に現れる。一つのA面から次のA面まで(一つのB面から次のB面まででも同じ)を1原子層と呼び、その厚さはGaN、AlNともにおよそ0.25nmである。したがって、本実施形態に係る電子供給層(図1における電子供給層15)は、GaN層21、AlN層22をそれぞれ10原子層、5原子層の厚さとし、これらを交互に積層して(ただし、上述のように電子走行層に接して形成されるのはAlN層)、多層構造としたものである。   In the present embodiment, the thickness of the GaN layer 21 and the AlN layer 22 constituting the electron supply layer does not exceed the threshold thickness (Tth) described with reference to FIG. 8 in order to realize a normally-off operation. Specifically, they are 2.5 nm and 1.25 nm, respectively. The GaN layer 21 and the AlN layer 22 have crystal structures as shown in FIG. 3A and FIG. 3B, respectively, and when viewed from the thickness direction of the layers, group III atoms (Ga atoms) The surface (A surface) composed only of 31 or Al atoms 34) and the surface (surface B) composed only of group V atoms (N atoms 32) appear alternately. One A-plane to the next A-plane (the same from one B-plane to the next B-plane) is called one atomic layer, and the thickness of both GaN and AlN is about 0.25 nm. Therefore, the electron supply layer (electron supply layer 15 in FIG. 1) according to the present embodiment has a GaN layer 21 and an AlN layer 22 each having a thickness of 10 atomic layers and 5 atomic layers, and these are alternately stacked (however, As described above, an AlN layer formed in contact with the electron transit layer is a multilayer structure.

電子供給層全体の厚さは、2次元電子ガス(2DEG)層のキャリア濃度が5×1012〜15×1012/cm2が得られる厚さを選択することが好ましく、本実施形態においては、30nmである。すなわち、1組のAlN層およびGaN層を8組積層させた構成である。上述のように、電子供給層が厚すぎると、応力によって電子走行層の結晶が破壊されるため、2DEG層が消失する可能性があるが、本実施形態の電子供給層においては、このような現象はなく、低ON抵抗のHFETが実現されている。これは、各GaN層、AlN層の厚さが十分に薄く、応力の大きさが、これら各層を平均化した組成を有するAlGaN層からなる電子供給層の場合とほぼ同等であるためと考えられる。 The thickness of the entire electron supply layer is preferably selected so that the carrier concentration of the two-dimensional electron gas (2DEG) layer is 5 × 10 12 to 15 × 10 12 / cm 2. , 30 nm. In other words, this is a configuration in which one set of AlN layer and GaN layer is stacked. As described above, if the electron supply layer is too thick, the crystal of the electron transit layer is destroyed by stress, and thus the 2DEG layer may disappear. However, in the electron supply layer of this embodiment, There is no phenomenon, and an HFET having a low ON resistance is realized. This is thought to be because the thickness of each GaN layer and AlN layer is sufficiently thin, and the magnitude of stress is almost the same as that of an electron supply layer composed of an AlGaN layer having a composition obtained by averaging these layers. .

また、本実施形態において、リセスエッチングにより形成された凹部の下部に残存した電子供給層の厚さは、7.5nmである。すなわち、2組のAlN層およびGaN層が残存している。このような構成により、ゲート部に形成するショットキー電極の電界により電子走行層の電子が追い出され、ゲート電圧がOFF状態でドレイン−ソース間に電流が流れない、いわゆるノーマリーオフが実現でき、かつ閾値電圧のばらつきの小さいHFETが実現できる。   In the present embodiment, the thickness of the electron supply layer remaining under the recess formed by the recess etching is 7.5 nm. That is, two sets of AlN layers and GaN layers remain. With such a configuration, electrons in the electron transit layer are expelled by the electric field of the Schottky electrode formed in the gate portion, and a so-called normally-off in which no current flows between the drain and the source when the gate voltage is OFF can be realized. In addition, an HFET with a small variation in threshold voltage can be realized.

次に、図4を参照して、図1のHFETの製造方法の一例について説明する。図4は、図1のHFETの製造方法の一例を示す概略工程図であり、製造途中におけるHFETの概略断面図である。まず、従来公知の方法を用いて、シリコン基板11上に、ノンドープGaNからなるバッファ層12、アンドープGaNからなる電子走行層13、および電子供給層15を順次積層する(図4(a))。ここで、電子供給層15は、AlN層とGaN層とを交互に合計8組積層させたものである。次に、図示されていないが、電子供給層15の最表面であるGaN層上に、ソース電極16およびドレイン電極17を形成する。これらのオーミック電極は、たとえば、GaN層側からTi/Al/Ti/Au、またはHf/Al/Hf/Auを順に積層して形成することができる。   Next, an example of a method for manufacturing the HFET of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing the HFET of FIG. 1, and is a schematic cross-sectional view of the HFET in the middle of manufacturing. First, a buffer layer 12 made of non-doped GaN, an electron transit layer 13 made of undoped GaN, and an electron supply layer 15 are sequentially laminated on the silicon substrate 11 using a conventionally known method (FIG. 4A). Here, the electron supply layer 15 is formed by laminating a total of eight sets of AlN layers and GaN layers alternately. Next, although not shown, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed on the GaN layer that is the outermost surface of the electron supply layer 15. These ohmic electrodes can be formed by, for example, sequentially stacking Ti / Al / Ti / Au or Hf / Al / Hf / Au from the GaN layer side.

次に、ゲート電極18を形成する部分の電子供給層をICP法等のドライエッチング法を用いてエッチングし、凹部19を形成する(図4(b))。エッチングには、ICPエッチング装置を用い、エッチングガスにはSiCl4とCl2との混合ガスを用いることができる。まず、GaN層のエッチングレート>AlN層のエッチングレートとなる条件である、ICPパワー500W、DCバイアス−150Vの条件で、最表面のGaN層のエッチング行ない、次にGaN層のエッチングレート<AlN層のエッチングレートとなる条件である、ICPパワー1000W、DCバイアス−30Vの条件で、露出したAlN層のエッチングを行なう。この2つの条件によるエッチングを交互に繰り返してAlN層とGaN層とを順次選択的にエッチングすることにより、計6組のGaN層およびAlN層を除去し、2組を残存させた。 Next, the electron supply layer in the portion where the gate electrode 18 is to be formed is etched using a dry etching method such as an ICP method to form the recess 19 (FIG. 4B). An ICP etching apparatus can be used for etching, and a mixed gas of SiCl 4 and Cl 2 can be used as an etching gas. First, etching is performed on the outermost GaN layer under the conditions that the etching rate of the GaN layer> the etching rate of the AlN layer, that is, the ICP power of 500 W and the DC bias of −150 V, and then the etching rate of the GaN layer <AlN layer The exposed AlN layer is etched under the conditions of the etching rate of ICP power 1000 W and DC bias −30V. Etching under these two conditions was alternately repeated to selectively etch the AlN layer and the GaN layer sequentially, thereby removing a total of six sets of GaN layers and AlN layers, leaving two sets remaining.

その後、形成された凹部19に金属膜を順次形成して、ショットキー特性を有するゲート電極18を形成し、図1に示されるHFET素子が完成する。   Thereafter, a metal film is sequentially formed in the formed recess 19 to form a gate electrode 18 having Schottky characteristics, and the HFET element shown in FIG. 1 is completed.

たとえば以上のようにして作製された、本実施形態のHFETは、良好なノーマリーオフ動作を再現性よく行なう。また、2mΩcm2という、低いON抵抗を有するものであった。さらに、本実施形態のHFETの閾値ON電圧は、0.3±0.01Vであり、閾値ON電圧のバラツキが非常に小さい。なお、ON抵抗および閾値ON電圧のバラツキは、次のようにして測定したものである。
ON抵抗:半導体パラメータアナライザを用い、ゲート電圧Vg 2Vにてソース−ドレイン間の電圧Vds 1V時の電流値Idsを測定し、以下の式よりON抵抗を算出した。
ON抵抗=Vds/Ids×デバイス面積
閾値ON電圧のバラツキ:ソース−ドレイン間の電圧Vds 5Vで、ゲート電圧Vgを変化させ、Idsが10μAとなるゲート電圧を測定した。
For example, the HFET of this embodiment manufactured as described above performs a good normally-off operation with good reproducibility. Further, it had a low ON resistance of 2 mΩcm 2 . Furthermore, the threshold ON voltage of the HFET of this embodiment is 0.3 ± 0.01 V, and the variation of the threshold ON voltage is very small. Note that the variations in the ON resistance and the threshold ON voltage are measured as follows.
ON resistance: Using a semiconductor parameter analyzer, the current value I ds when the source-drain voltage V ds was 1 V was measured at a gate voltage V g of 2 V, and the ON resistance was calculated from the following equation.
ON resistance = V ds / I ds × Device area threshold ON voltage variation: The gate voltage Vg was changed at a source-drain voltage V ds of 5 V, and the gate voltage at which I ds was 10 μA was measured.

ここで、上記第1の実施形態は、本発明の目的を害しない範囲において、たとえば以下のような変形が可能である。まず、上記第1の実施形態では、電子供給層をAlN層とGaN層とを交互に積層した多層構造としたが、基板とほぼ格子整合し、良好な結晶薄膜(層)が形成できる材料からなり、かつ結晶組成が異なっており、これによりエッチング速度が異なる2種以上の層からなる多層構造であればよい。具体的には、BN層、InN層、GaN層およびAlN層からなる群から選択された2種以上の層を挙げることができ、2種類の層の組み合わせとしては、たとえばAlN層とGaN層のほか、AlN層とInN層、GaN層とInN層などを挙げることができる。また、3種類の層の組み合わせとしては、たとえば、GaN/AlN/InNなどを挙げることができる。この中でも、AlN層とGaN層との組み合わせ、GaN/AlN/InNの組み合わせは、GaNとの格子定数が近接しているため好ましい。   Here, the first embodiment can be modified as follows, for example, within a range that does not impair the object of the present invention. First, in the first embodiment, the electron supply layer has a multilayer structure in which AlN layers and GaN layers are alternately stacked. However, the electron supply layer is made of a material that can form a good crystalline thin film (layer) that is substantially lattice matched with the substrate. And a multilayer structure composed of two or more layers having different crystal compositions and different etching rates. Specifically, two or more types of layers selected from the group consisting of a BN layer, an InN layer, a GaN layer, and an AlN layer can be mentioned. Examples of the combination of the two types of layers include an AlN layer and a GaN layer. In addition, an AlN layer and an InN layer, a GaN layer and an InN layer, and the like can be given. Examples of combinations of the three types of layers include GaN / AlN / InN. Among these, a combination of an AlN layer and a GaN layer and a combination of GaN / AlN / InN are preferable because the lattice constants of GaN are close to each other.

電子供給層は、上記してきた、たとえばAlN層とGaN層との多層構造のほか、xが異なる2種類以上のAlxGa1-xN層(0≦x≦1)を積層した多層構造であってもよい。多層構造を構成する2種以上の層は、構成原子が全く異なる、たとえばGaN、AlN、InNのような2種類の原子からなる二元混晶の組み合わせを用いた方が、構成する原子が同じでその組成(割合)が異なる層の組み合わせを用いる場合と比較して、エッチング速度に差がでやすいため好ましい。 The electron supply layer has a multilayer structure in which two or more types of Al x Ga 1-x N layers (0 ≦ x ≦ 1) having different x are laminated in addition to the multilayer structure of, for example, an AlN layer and a GaN layer as described above. There may be. Two or more layers constituting a multilayer structure have completely different constituent atoms. For example, a combination of binary mixed crystals composed of two kinds of atoms such as GaN, AlN, and InN uses the same constituent atoms. Compared with the case where a combination of layers having different compositions (ratio) is used, it is preferable because a difference in etching rate is easily generated.

電子供給層全体の厚さは、第1の実施形態における30nmに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。全体の厚さが20〜40nm程度であれば、1〜3mΩcm2程度の良好なON抵抗を得ることができる。第1の実施形態における電子供給層を構成するGaN層およびAlN層の厚さ、ならびに積層させる組数も上記値に限定されるものではない。GaN層およびAlN層は、それぞれ独立して、たとえば1〜10原子層とすることができる。GaN層およびAlN層をより薄くすることにより、リセスエッチングされる部分の電子供給層の厚さのバラツキをより精密に制御することが可能となる。また、積層させる組数(1のAlN層と1のGaN層とを1組とする)は、たとえば4〜80組とすることができるが、上述のように、電子供給層全体の厚さが20〜40nmとなるようにすることが好ましい。 The thickness of the entire electron supply layer is not limited to 30 nm in the first embodiment, and can be changed as appropriate. If the total thickness is about 20 to 40 nm, a good ON resistance of about 1 to 3 mΩcm 2 can be obtained. The thicknesses of the GaN layer and the AlN layer constituting the electron supply layer in the first embodiment and the number of pairs to be stacked are not limited to the above values. The GaN layer and the AlN layer can each independently be, for example, 1 to 10 atomic layers. By making the GaN layer and the AlN layer thinner, it is possible to control the variation in the thickness of the electron supply layer in the recess etched portion more precisely. The number of layers to be stacked (one AlN layer and one GaN layer is one) can be 4 to 80, for example. As described above, the thickness of the entire electron supply layer is It is preferable to be 20 to 40 nm.

ドライエッチング後の、電子供給層を構成するAlN層およびGaN層の残存組数についても特に制限されるものではないが、積層組数4〜80組に対し、残存組数は2〜40組であることが好ましい。残存組数が1組であると、GaN、AlNそれぞれの特性が顕在化する。また、残存組数が41組以上であると、結晶欠陥により特性が劣化する傾向にある。   The number of remaining sets of the AlN layer and the GaN layer constituting the electron supply layer after dry etching is not particularly limited, but the number of remaining sets is 2 to 40 sets with respect to the number of stacked sets of 4 to 80 sets. Preferably there is. When the number of remaining pairs is one, the characteristics of GaN and AlN become obvious. Moreover, when the number of remaining pairs is 41 or more, characteristics tend to deteriorate due to crystal defects.

また、リセスエッチングにより形成される凹部の幅は特に制限されるものではないが、たとえば、ソース−ドレイン間のリーク電流を抑えるために0.5μm以上とすることが好ましい。また、デバイスサイズを小さくするという観点からは、3μm以下とすることが好ましく、より好ましくは1μm以下である。   The width of the recess formed by recess etching is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more, for example, in order to suppress the leakage current between the source and the drain. Further, from the viewpoint of reducing the device size, the thickness is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less.

GaN層、AlN層の厚さの比を変えれば電子供給層の平均的な組成を変えることができ、したがって分極の大きさを変えることができる。たとえば、AlN層の厚さをGaN層より厚くすることにより、Alの組成が大きくなって、分極も応力も大きくなるので電子供給層全体の厚さを薄くすることができ、工程が短くなるという利点がある。AlN層を厚くする場合においても、ゲート電極を形成する最表面を、Alを含有しないGaN層とすれば、酸化による電極のはがれという問題は生じない。   Changing the ratio of the thicknesses of the GaN layer and the AlN layer can change the average composition of the electron supply layer, and thus change the magnitude of polarization. For example, by making the thickness of the AlN layer thicker than that of the GaN layer, the composition of Al increases, and the polarization and stress also increase, so that the thickness of the entire electron supply layer can be reduced and the process is shortened. There are advantages. Even when the AlN layer is thickened, if the outermost surface on which the gate electrode is formed is a GaN layer not containing Al, the problem of electrode peeling due to oxidation does not occur.

リセスエッチングにより形成される凹部にゲート電極を形成する際、ゲート電極は直接形成してもよく、あるいは、SiO2、Ta25、NbOなどの誘電体膜を形成した後、その上にゲート電極を形成するようにしてもよい。また、ゲート電極は、上記第1の実施形態のように、凹部を塞ぎ、電子供給層の表面上に広がるように形成してもよいし、図7に示されるように、凹部の中に完全に入り込むように形成してもよい。 When forming the gate electrode in the recess formed by recess etching, the gate electrode may be formed directly, or after forming a dielectric film such as SiO 2 , Ta 2 O 5 , NbO, etc., on the gate An electrode may be formed. Further, the gate electrode may be formed so as to close the recess and spread over the surface of the electron supply layer as in the first embodiment, or as shown in FIG. You may form so that it may enter.

さらに、基板は、シリコンのほか、SiC、サファイア等を使用できることはいうまでもない。以上に述べた変形例は、以下に示す他の実施形態においても適用し得るものである。   Furthermore, it goes without saying that SiC, sapphire, etc. can be used for the substrate in addition to silicon. The modifications described above can be applied to other embodiments described below.

<第2の実施形態>
図5は、本発明の電界効果トランジスタの別の好ましい一例を示す概略断面図である。図5に示される高電子移動度トランジスタ(HFET)は、電子供給層が上記第1の実施形態と同様のAlN層とGaN層とを交互に積層した多層構造55と、AlxGa1-xN層(0≦x≦1)59とから構成されること以外は、第1の実施形態のHFETと同様の構造を有する。このような構成とすることにより、AlNとGaNの混晶となり、膜厚方向に均一なバンドギャップとなるため、電子供給層の分極の大きさがより適当な値となり、ノーマリーオフ特性が得られやすいという利点がある。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another preferred example of the field effect transistor of the present invention. The high electron mobility transistor (HFET) shown in FIG. 5 includes an Al x Ga 1-x multilayer structure 55 in which an electron supply layer is formed by alternately laminating AlN layers and GaN layers similar to those in the first embodiment. The structure is the same as that of the HFET of the first embodiment except that it is composed of N layers (0 ≦ x ≦ 1) 59. With such a configuration, a mixed crystal of AlN and GaN is formed, and a uniform band gap is formed in the film thickness direction. Therefore, the polarization of the electron supply layer becomes a more appropriate value, and normally-off characteristics are obtained. There is an advantage that it is easy to be.

本実施形態において、電子供給層の一部であるAlxGa1-xN層(0≦x≦1)59の厚さは、7.5nmである。また、電子供給層の一部である多層構造55を構成するGaN層およびAlN層の厚さは、それぞれ2.5nm、1.25nm、すなわち、それぞれ、10原子層、5原子層の厚さである。多層構造55は、1のAlN層および1のGaN層を1組として、5組積層させた構造を有し、多層構造55全体として、20nmの厚さを有する。したがって、電子供給層全体の厚さは、30nmとなる。 In the present embodiment, the thickness of the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 that is a part of the electron supply layer is 7.5 nm. Further, the thicknesses of the GaN layer and the AlN layer constituting the multilayer structure 55 which is a part of the electron supply layer are 2.5 nm and 1.25 nm, respectively, that is, a thickness of 10 atomic layers and 5 atomic layers, respectively. is there. The multilayer structure 55 has a structure in which one set of one AlN layer and one GaN layer are stacked, and the multilayer structure 55 as a whole has a thickness of 20 nm. Therefore, the thickness of the entire electron supply layer is 30 nm.

次に、図6を参照して、図5のHFETの製造方法の一例について説明する。図6は、図5のHFETの製造方法の一例を示す概略工程図であり、製造途中におけるHFETの概略断面図である。まず、従来公知の方法を用いて、シリコン基板51上に、AlN、GaNからなるバッファ層52、アンドープGaNからなる電子走行層53を順次積層する。次に、その上にAlxGa1-xN層(0≦x≦1)59を形成した後、GaN層およびAlN層を交互に積層して多層構造55を形成する(図6(a))。 Next, an example of a method for manufacturing the HFET of FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing the HFET of FIG. 5, and is a schematic cross-sectional view of the HFET in the middle of manufacturing. First, a buffer layer 52 made of AlN and GaN and an electron transit layer 53 made of undoped GaN are sequentially stacked on a silicon substrate 51 using a conventionally known method. Next, an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 is formed thereon, and then a GaN layer and an AlN layer are alternately stacked to form a multilayer structure 55 (FIG. 6A). ).

次に、ソース電極56およびドレイン電極57を多層構造55上に形成した後(図6において図示せず)、第1の実施形態の場合と同様にして、ゲート電極を形成する部分について、多層構造55のAlN層およびGaN層をすべてドライエッチングして、凹部60を形成し、AlxGa1-xN層(0≦x≦1)59を露出させる(図6(b))。最後に、該凹部60にゲート電極58を形成して、図5に示されるHFETを得る。 Next, after forming the source electrode 56 and the drain electrode 57 on the multi-layer structure 55 (not shown in FIG. 6), the multi-layer structure is formed on the portion where the gate electrode is formed in the same manner as in the first embodiment. All the 55 AlN layers and GaN layers are dry-etched to form the recesses 60 to expose the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 (FIG. 6B). Finally, a gate electrode 58 is formed in the recess 60 to obtain the HFET shown in FIG.

本実施形態のHFETは、良好なノーマリーオフ動作を再現性よく行なう。また、2mΩcm2という、低いON抵抗を有するものであった。さらに、本実施形態のHFETの閾値ON電圧は、0.3±0.01Vであり、閾値ON電圧のバラツキが非常に小さい。 The HFET of this embodiment performs a good normally-off operation with good reproducibility. Further, it had a low ON resistance of 2 mΩcm 2 . Furthermore, the threshold ON voltage of the HFET of this embodiment is 0.3 ± 0.01 V, and the variation of the threshold ON voltage is very small.

ここで、上記第2の実施形態は、本発明の目的を害しない範囲において、たとえば以下のような変形が可能である。まず、AlxGa1-xN層(0≦x≦1)59の厚さは、上記値に限られるものではなく、5〜15nm程度とすることができる。AlxGa1-xN層(0≦x≦1)59の厚さがこの範囲内である場合には、ノーマリーオフ化が可能である。また、AlxGa1-xN層(0≦x≦1)59の厚さを調整することにより、閾値が変えることが可能である。 Here, the second embodiment described above can be modified as follows, for example, within a range that does not impair the object of the present invention. First, the thickness of the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 is not limited to the above value, and can be about 5 to 15 nm. When the thickness of the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 is within this range, normally-off is possible. Further, the threshold value can be changed by adjusting the thickness of the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59.

多層構造55を構成するGaN層およびAlN層の各層は、上記第1の実施形態と同様に、1〜10原子層程度とすることができる。また、1のGaN層および1のAlN層を1組として、2〜40組積層させて、多層構造55全体の厚さを10〜20nm程度とすることができる。電子供給層全体の厚さは、第2の実施形態における30nmに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。全体の厚さが20〜40nm程度であれば、1〜3mΩcm2程度の良好なON抵抗を得ることができる。 Each layer of the GaN layer and the AlN layer constituting the multilayer structure 55 can be about 1 to 10 atomic layers as in the first embodiment. Further, 2 to 40 pairs of one GaN layer and one AlN layer can be laminated, and the total thickness of the multilayer structure 55 can be about 10 to 20 nm. The thickness of the entire electron supply layer is not limited to 30 nm in the second embodiment, and can be changed as appropriate. If the total thickness is about 20 to 40 nm, a good ON resistance of about 1 to 3 mΩcm 2 can be obtained.

ドライエッチング後の、電子供給層を構成するAlN層およびGaN層の残存組数についても特に制限されるものではないが、多層構造55の積層組数2〜40組に対し、残存組数を0〜39組とすることができる。すなわち、第2の実施形態のように、ゲート電極形成部のAlN層およびGaN層をすべてエッチングしてもよいし、多層構造が残るようにエッチングしてもよい。さらには、AlN層およびGaN層をすべてエッチングした上で、さらにAlxGa1-xN層(0≦x≦1)59がエッチングされた構造としてもよい。 The number of remaining sets of the AlN layer and GaN layer constituting the electron supply layer after dry etching is not particularly limited, but the number of remaining sets is set to 0 with respect to the number of stacked sets of 2 to 40 in the multilayer structure 55. ~ 39 sets. That is, as in the second embodiment, all of the AlN layer and the GaN layer in the gate electrode formation portion may be etched or may be etched so that a multilayer structure remains. Further, a structure in which the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 is further etched after the AlN layer and the GaN layer are all etched may be employed.

多層構造55とAlxGa1-xN層(0≦x≦1)59との積層順序を逆にすることもできる。すなわち、多層構造55が電子走行層53に接するように電子供給層を構成してもよい。このような構成によっても、リセスエッチング後に残存する電子供給層の厚さバラツキを精密に制御することができる。 The stacking order of the multilayer structure 55 and the Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1) 59 can also be reversed. That is, the electron supply layer may be configured so that the multilayer structure 55 is in contact with the electron transit layer 53. Even with such a configuration, it is possible to precisely control the thickness variation of the electron supply layer remaining after the recess etching.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の電界効果トランジスタの好ましい一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a preferable example of the field effect transistor of this invention. 図1のHFETにおける電子供給層を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the electron supply layer in HFET of FIG. GaN層およびAlN層の結晶構造を示す模式図であり、(a)はGaN層を結晶構造を、(b)はAlN層の結晶構造を示す。It is a schematic diagram which shows the crystal structure of a GaN layer and an AlN layer, (a) shows the crystal structure of a GaN layer, (b) shows the crystal structure of an AlN layer. 図1のHFETの製造方法の一例を示す概略工程図である。It is a schematic process drawing which shows an example of the manufacturing method of HFET of FIG. 本発明の電界効果トランジスタの別の好ましい一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another preferable example of the field effect transistor of this invention. 図5の電界効果トランジスタの製造方法の一例を示す概略工程図である。FIG. 6 is a schematic process diagram illustrating an example of a method for manufacturing the field effect transistor of FIG. 5. 従来のGaN系化合物半導体のヘテロ接合を用い、高移動度電子層を形成してなるFETの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of FET formed using the heterojunction of the conventional GaN-type compound semiconductor and forming a high mobility electron layer. 電子供給層の厚さと2次元電子濃度との関係を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the relation between the thickness of an electron supply layer, and two-dimensional electron concentration.

符号の説明Explanation of symbols

11,51 シリコン基板、12,52 バッファ層、13,53 電子走行層、14,54 2次元電子ガス(2DEG)層、15 電子供給層、16,56 ソース電極、17,57 ドレイン電極、18,58 ゲート電極、19,60 凹部、21 GaN層、22 AlN層、31 Ga原子、32 N原子、33 GaN(1層分)、34 Al原子、35 AlN(1層分)、55 多層構造、59 AlxGa1-xN層(0≦x≦1)。 11, 51 Silicon substrate, 12, 52 Buffer layer, 13, 53 Electron travel layer, 14, 54 Two-dimensional electron gas (2DEG) layer, 15 Electron supply layer, 16, 56 Source electrode, 17, 57 Drain electrode, 18, 58 gate electrode, 19, 60 recess, 21 GaN layer, 22 AlN layer, 31 Ga atom, 32 N atom, 33 GaN (for one layer), 34 Al atom, 35 AlN (for one layer), 55 multilayer structure, 59 Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1).

Claims (4)

GaNからなる電子走行層と該電子走行層よりバンドギャップが実質的に大きい電子供給層とを有する電界効果トランジスタであって、
ゲート電極直下部分の前記電子供給層の厚さは、それ以外の部分の前記電子供給層の厚さより薄く、かつ、
前記電子供給層の少なくとも一部は、BN層、InN層、GaN層およびAlN層からなる群から選択された少なくとも2種の層を交互に積層した多層構造を有する、電界効果トランジスタ。
A field effect transistor having an electron transit layer made of GaN and an electron supply layer having a substantially larger band gap than the electron transit layer,
The thickness of the electron supply layer immediately below the gate electrode is less than the thickness of the electron supply layer in the other part, and
At least a part of the electron supply layer has a multilayer structure in which at least two layers selected from the group consisting of a BN layer, an InN layer, a GaN layer, and an AlN layer are alternately stacked.
前記電子供給層は、さらにAlxGa1-xN層(0≦x≦1)を含む、請求項1に記載の電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1, wherein the electron supply layer further includes an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1). 前記AlxGa1-xN層は、前記電子走行層に接して形成される、請求項2に記載の電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 2, wherein the Al x Ga 1-x N layer is formed in contact with the electron transit layer. ゲート電極直下の層は、実質的にAlを含有しない層である、請求項1〜3のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the layer immediately below the gate electrode is a layer that does not substantially contain Al.
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